淺埋框架結(jié)構(gòu)的案例
淺埋隧道襯砌模型地層結(jié)構(gòu)法模擬受力分析
結(jié) 論
本文對(duì)淺埋隧道襯砌結(jié)構(gòu)基于地層結(jié)構(gòu)法的有限元數(shù)值模擬和實(shí)際模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，并完成了相關(guān)工作和取得如下成果：
(1)對(duì)有限元數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行提取分析，得到隧道襯砌結(jié)構(gòu)在承受豎向荷載時(shí)，拱頂內(nèi)側(cè)承受拉應(yīng)力，外側(cè)承受壓應(yīng)力。拱腳位置到直墻底位置的外側(cè)承受拉應(yīng)力，內(nèi)側(cè)承受壓應(yīng)力，拉應(yīng)力最大處出現(xiàn)在直墻與底板交接處的外側(cè)。底板中間內(nèi)側(cè)承受拉應(yīng)力，外側(cè)承受壓應(yīng)力，且在隧道加載過(guò)程中，豎向荷載加至87kPa時(shí)，底板中間內(nèi)側(cè)發(fā)生破裂。
(2)對(duì)于該直墻式淺埋隧道，試驗(yàn)結(jié)果顯示在承受豎向荷載時(shí)，其底板中間內(nèi)側(cè)、拱頂內(nèi)側(cè)和左右直墻的外側(cè)承受拉應(yīng)力，而拱頂外側(cè)和直墻內(nèi)側(cè)主要承受壓應(yīng)力。且在豎向荷載加載至約90kPa時(shí)隧道的底板中間位置發(fā)生破裂，與數(shù)值模擬計(jì)算的結(jié)果較為接近。通過(guò)對(duì)有限元數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果與模型試驗(yàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬的結(jié)果與測(cè)試結(jié)果較為一致。因此從這方面來(lái)看，基于地層結(jié)構(gòu)法的有限元數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果能夠具有一定的可信度，其結(jié)果能夠指導(dǎo)工程應(yīng)用。
注：計(jì)算情況設(shè)備：GPU:RTX3060
計(jì)算時(shí)間為35個(gè)小時(shí)
展開(kāi) ABAQUS框架-土體結(jié)構(gòu)地震作用時(shí)程分析（包含上部框架結(jié)構(gòu)定義、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、土體模型） ￥20
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本模型計(jì)算框架結(jié)構(gòu)在地震作用下的時(shí)程分析，模型建立了框架上部框架結(jié)構(gòu)包括梁、板、柱，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)以及一定范圍內(nèi)的土體（定于無(wú)限元），包含了結(jié)構(gòu)-土體，即SSI模型，地震作用添加的是Elcentro波，通過(guò)該模型，可以學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單SSI（structure -soil interaction）模型的定義，地震作用的添加以及無(wú)限元的定義。通過(guò)學(xué)習(xí)該模型可類比分析地下結(jié)構(gòu)地層模型的地震作用時(shí)程分析，比如地鐵，地下通道，綜合管廊等。
TIM截圖20190218113315.png
多點(diǎn)輸入鋼框架結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析——結(jié)構(gòu)模型案例 ￥400
針對(duì)罕遇地震作用,本文采用位移輸入模式，對(duì)超長(zhǎng)鋼框架結(jié)構(gòu)建立有限元計(jì)算模型，分別采用一致激勵(lì)輸入和多點(diǎn)激勵(lì)輸入方法，進(jìn)行動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析。通過(guò)數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)，在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)中采用多點(diǎn)激勵(lì)輸入計(jì)算結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的響應(yīng)更合理。
在模型X向采用南北向的EL-centro波，為提高計(jì)算效率，對(duì)時(shí)程曲線的時(shí)間步長(zhǎng)縮短一倍，即采用時(shí)間間隔為0.01s，整體時(shí)間縮短一倍，由53.48s縮短為26.74s。由于EL-centro波記錄的是加速度時(shí)程，因此需要進(jìn)行兩次積分轉(zhuǎn)換為位移時(shí)程，對(duì)采用的加速度時(shí)程曲線進(jìn)行第一次積分得到速度時(shí)程，再進(jìn)行第二次積分得到位移時(shí)程。擬設(shè)定7度0.15g區(qū)在罕遇地震作用下，參考規(guī)范的峰值加速度取值為310cm/s2。
壓縮包提供了兩個(gè)分析模型，一致激勵(lì)輸入和多點(diǎn)激勵(lì)輸入用于對(duì)比分析。
展開(kāi) 磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)的區(qū)別和特點(diǎn)
磚混結(jié)構(gòu)：顧名思義，“磚”，指的是一種統(tǒng)一尺寸的建筑材料，也有其他尺寸的異型粘土磚、如空心磚等。“混”，是指由鋼筋、水泥、砂石、水按一定比例配制的鋼筋混凝土配料，包括樓板、過(guò)梁、樓梯、陽(yáng)臺(tái)、排檐。這些配件與磚做的承重墻相結(jié)合，可以稱為磚混結(jié)構(gòu)住宅。由于抗震的要求，磚混住宅一般在5層、6層以下。
磚混結(jié)構(gòu)是利用磚墻承受重量的。如下圖，樓面上的重量通過(guò)樓板傳到下面支撐的磚墻上，最后傳到基礎(chǔ)上。
可是由于磚墻的結(jié)構(gòu)相對(duì)于鋼筋混凝土為松散，在地震的時(shí)候房屋極易倒塌，或者日久年長(zhǎng)，磚墻被壓出裂痕。因此磚混結(jié)構(gòu)還需要設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱。
圈梁和構(gòu)造柱是由混凝土內(nèi)配鋼筋組成，起到的作用是箍住整個(gè)磚墻結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)整個(gè)房屋的整體性和剛度。
圈梁設(shè)置在磚墻頂部，構(gòu)造柱設(shè)置在磚墻交接處和較大的洞口兩側(cè)，和圈梁形成一個(gè)框架，箍住整個(gè)房屋，如下圖：
框架結(jié)構(gòu)：是指以鋼筋混凝土澆搗成承重梁柱，再用預(yù)制的加氣混凝土、膨脹珍珠巖、浮石、蛭石、陶爛等輕質(zhì)板材隔墻分戶裝配成而的住宅。適合大規(guī)模工業(yè)化施工，效率較高，工程質(zhì)量較好。
框架結(jié)構(gòu)由梁柱構(gòu)成，構(gòu)件截面較小，因此框架結(jié)構(gòu)的承載力和剛度都較低，它的受力特點(diǎn)類似于豎向懸臂剪切梁，樓層越高，水平位移越慢，高層框架在縱橫兩個(gè)方向都承受很大的水平力，這時(shí)，現(xiàn)澆樓面也作為梁共同工作的，裝配整體式樓面的作用則不考慮，框架結(jié)構(gòu)的墻體是填充墻，起圍護(hù)和分隔作用，框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是能為建筑提供靈活的使用空間。
框架結(jié)構(gòu)住宅的承重結(jié)構(gòu)是梁、板、柱，而磚混結(jié)構(gòu)的住宅承重結(jié)構(gòu)是樓板和墻體。
展開(kāi) 
框架結(jié)構(gòu) 剪力墻結(jié)構(gòu) ABAQUS水平地震力計(jì)。算 ,push over ，動(dòng)力時(shí)程計(jì)算 ，反應(yīng)譜
框架結(jié)構(gòu) 剪力墻結(jié)構(gòu) ABAQUS水平地震力計(jì)。算 ,push over ，動(dòng)力時(shí)程計(jì)算 ，反應(yīng)譜(二維建模，三維建模)
三梁平面框架結(jié)構(gòu)的有限元
問(wèn)題分析：
（1）進(jìn)入 ANSYS(設(shè)定工作目錄和工作文件)
程序------ANSYS ------ANSYS Interactive ------Working directory (設(shè)置工作目錄) ------Initial jobname(設(shè)置工作 文件名): beam3------Run ------ OK
(2) 設(shè)置計(jì)算類型 ANSYS Main Menu:Preferences------ Structural------OK
(3) 選擇單元類型 ANSYS Main Menu: Preprocessor------Element Type------Add/Edit/Delete… ------Add------beam：189------OK (返回到 Element Types 窗口) ------Close
(4) 定義材料參數(shù) ANSYS Main Menu: Preprocessor ------Material Props ------Material Models------Structural ------Linear ------Elastic ------ Isotropic: EX:3e11 (彈性模量) ------ OK ------ 鼠標(biāo)點(diǎn)擊該窗口右上角的“×”來(lái)關(guān)閉該窗口
(5) 定義實(shí)常數(shù)以確定平面問(wèn)題的厚度 ANSYS Main Menu: Preprocessor ------sections------beam------common sections------name:beam1------b:0.1071m ------h:0.0063m------OK
(6) 生成幾何模型 生成節(jié)點(diǎn) ANSYS Main Menu: Preprocessor
展開(kāi) 抗震三部曲之框架結(jié)構(gòu)
保證框架結(jié)構(gòu)能抗震，這三個(gè)都是頑疾刮骨療毒才能去除頑疾7、結(jié)束語(yǔ)汶川地震十年了當(dāng)年午睡剛剛醒來(lái)的姑娘被壓在剛剛倒塌的廢墟里失去了雙腿
“失去了雙腿，卻長(zhǎng)出了翅膀。”(源于知乎)“肯定跑不出去了，想給媽媽打個(gè)電話”“跑出教學(xué)樓，回頭一看它正在倒下65279;65279;”……“小震不壞，中震可修，大震不倒”真正大震不倒的房屋有多少？
鋼筋混凝土三維框架結(jié)構(gòu)案例
鋼筋混凝土三維框架結(jié)構(gòu)案例
有限體積方法處理非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格-方法框架
我們經(jīng)常能夠看到一些講解通過(guò)有限體積進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的文章，有的還給出了詳細(xì)的代碼，只要一跑就能得到結(jié)果，但是美中不足的是這些文章大多數(shù)都是基于等距的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格而且還是一維的，學(xué)習(xí)一下基礎(chǔ)的原理是可以的，但是要在現(xiàn)實(shí)中用起來(lái)難免存在諸多限制。同時(shí)，我們也可以看到很多的商業(yè)軟件，比如Fluent很容易可以將一個(gè)和真實(shí)場(chǎng)景的幾何離散成網(wǎng)格然后求解，結(jié)果還可以花花綠綠的展示出來(lái)，看起來(lái)就非常高端。
這期文章主要講講如何采用有限體積方法計(jì)算非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的偏微分方程，與其他文章不同的是這里網(wǎng)格和方程是獨(dú)立開(kāi)的，而且處理3維的方程，代碼主要基于python的numpy。
要說(shuō)3維和一維的方法差距確實(shí)有，而且很大，而且要說(shuō)清楚非常難，這里先從簡(jiǎn)答的說(shuō)起。簡(jiǎn)單就從數(shù)學(xué)物理方程講吧，大多數(shù)方程可以寫(xiě)成如下的形式。
鑒于每一項(xiàng)都有不同的數(shù)值特性，將這四項(xiàng)進(jìn)行離散，每一項(xiàng)都可以得到如下的離散格式，離散過(guò)程采用的就是有限體積法，這里先不去講。
有了上面的公式之后是不是就可以給出迭代更新的公式了呢，只需要在全部計(jì)算域上對(duì)每個(gè)網(wǎng)格計(jì)算一下這個(gè)值，然后重復(fù)個(gè)幾十或者一百步就可以得到穩(wěn)定的值，這個(gè)過(guò)程就叫收斂。
但是，一般來(lái)說(shuō)為了使得迭代過(guò)程更加平滑，不會(huì)因?yàn)楦庐a(chǎn)生過(guò)大的動(dòng)蕩我們一般把上一步的值和更新的值做一個(gè)權(quán)重來(lái)更新網(wǎng)格的值,比如這里都是0.5，當(dāng)然你也可以選擇0到1之間的其他值，并不影響，只要給出兩者之間的權(quán)重就可以了，如果后面部分權(quán)重太小的話迭代步數(shù)會(huì)需要很多，可能不劃算。
知道了怎么去更新之后，就來(lái)說(shuō)說(shuō)具體的計(jì)算過(guò)程。
展開(kāi) abaqus混凝土框架結(jié)構(gòu)受火災(zāi)分析 ￥20
abaqus混凝土框架結(jié)構(gòu)受火災(zāi)分析
框架結(jié)構(gòu)地震時(shí)程分析
框架結(jié)構(gòu)地震時(shí)程分析
卡車氫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)有限元分析及優(yōu)化
表1 氫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)骨架材料選擇參考表
2 氫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)載荷及工況
2.1 載荷處理與邊界條件
有限元分析前處理的最后一步是施加載荷與邊界條件處理。計(jì)算分析的關(guān)鍵是合理的加載方式與和正確的邊界條件。根據(jù)氫系統(tǒng)的載荷分布情況對(duì)其施加載荷，下表是氫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)載荷以及施加方式。
表2 氫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)載荷及施加方式
Hyper works軟件顯示這個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工劃分為121878個(gè)單元，100546個(gè)節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有限元模型如下圖2所示。
圖2 氫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)有限元模型
2.2 工況描述
（1）水平彎曲工況
在中型卡車處于滿載工況下，校核卡車其前后左右各個(gè)輪胎同時(shí)著地時(shí)的整個(gè)車身骨架的剛度及強(qiáng)度，得到車身骨架的應(yīng)力變形圖。
約束處理：約束6個(gè)方向的自由度。
經(jīng)軟件分析計(jì)算，應(yīng)力云圖如圖3示。
圖3水平工況下的應(yīng)力云圖
由圖3以看出，該結(jié)構(gòu)所受的最大應(yīng)力為66.8MPa，安全系數(shù)在水平彎曲工況下為2.6，強(qiáng)度滿足要求。
（2）極限工況
處于扭轉(zhuǎn)工況下時(shí)，該框架受到扭矩的作用。當(dāng)卡車在緊急制動(dòng)經(jīng)過(guò)顛簸路面時(shí)，其框架結(jié)構(gòu)會(huì)遭遇極限扭轉(zhuǎn)工況。
A.緊急制動(dòng)工況
在緊急制動(dòng)情況下，根據(jù)行駛規(guī)定，卡車車身結(jié)構(gòu)除了受到滿載水平彎曲工況下的載荷外，還在卡車車身縱向方向施加最大制動(dòng)加速度0.7g。約束方式與水平彎曲工況一致。
經(jīng)有限元分析計(jì)算，應(yīng)力云圖如圖4示。
圖4急制動(dòng)工況下的應(yīng)力云圖
由圖4知，在緊急制動(dòng)工況下系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所承受的最大應(yīng)力為108.4MPa，最大應(yīng)力集中在氣瓶固定支架邊緣，安全系數(shù)為3.0，強(qiáng)度滿足要求。
B.急轉(zhuǎn)彎工況
急轉(zhuǎn)彎工況下，考慮到慣性力對(duì)車身強(qiáng)度影響較大，因此在車身骨架上施加橫向0.4g的最大向心加速度。
展開(kāi) 漸變振動(dòng)載荷作用的多層多框架梁結(jié)構(gòu)仿真分析
1問(wèn)題引出
在工程應(yīng)用中，建筑材料多是以單層單一框架復(fù)合的多層多框架結(jié)構(gòu)，因此僅僅針對(duì)單一框架進(jìn)行受力分析并不能得到與實(shí)際情況相匹配的結(jié)果，那么針對(duì)多層多框架結(jié)果的受力分析就顯得尤為必要。
2問(wèn)題描述
文中主要模擬在水平載荷作用下多層多框架結(jié)構(gòu)的受力狀況，具體框架尺寸如圖1所示，圖中A點(diǎn)為水平載荷受力點(diǎn)，框架使用的材料為鋼鐵材質(zhì)，材料參數(shù)特性如表1所示。
圖1 框架模型及相關(guān)尺寸
表1鋼鐵材料相關(guān)特性
彈性模量E
泊松比μ
屈服強(qiáng)度f(wàn)y
2.1e11N/m2
0.3
3.45e8N/m2
3仿真平臺(tái)
本文所有仿真試驗(yàn)均在Abaqus有限元軟件上進(jìn)行，仿真基于艮泰計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，cpu48核，memory128G；后續(xù)的后處理數(shù)據(jù)通過(guò)Origin完成。
4有限元建模
與ansys不同，abaqus進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真基于模塊化操作，因此用戶體驗(yàn)更加友好，遵循有限元分析的流程：前處理、求解、后處理，具體在abaqus中來(lái)看，主要的操作步驟有：在abaqus/module中創(chuàng)建part，按照?qǐng)D一說(shuō)給尺寸繪制草圖，這一點(diǎn)類似于在ansys/DM中的sktech草圖繪制操作，這里一定要注意在定義部件的時(shí)候，使用類型將默認(rèn)的solid更改為wire，不然系統(tǒng)會(huì)提示出錯(cuò)。生成的幾何模型如圖2所示。創(chuàng)建模型之后進(jìn)行材料創(chuàng)建及截面屬性賦予，除去鋼鐵材料屬性輸入表1中的基本材料參數(shù)，對(duì)于梁結(jié)構(gòu)參數(shù)需要額外定義如圖3所示。最后還應(yīng)當(dāng)注意在使用梁截面形狀創(chuàng)建梁截面特性時(shí)，必須指定梁截面方向如圖4所示。
展開(kāi) 多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)
多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)
第一章 荷載計(jì)算
1.1、結(jié)構(gòu)選型
1..1.1 結(jié)構(gòu)體系選型：
采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)（縱橫向承重框架）體系。
1.1.2 其它結(jié)構(gòu)選型：
（1）.屋面結(jié)構(gòu)：采用混凝土現(xiàn)澆樓板，不上人屋面；
（2）.樓面結(jié)構(gòu)：采用混凝土現(xiàn)澆樓板；
（3）.樓梯結(jié)構(gòu)；采用混凝土板式樓梯；
（4）.基礎(chǔ)梁：采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁；
（5）.基礎(chǔ)：采用鋼筋混凝土柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。
1.2、結(jié)構(gòu)布置：
標(biāo)準(zhǔn)層樓面及屋面結(jié)構(gòu)布置見(jiàn)結(jié)構(gòu)施工圖。
1.3、框架結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算：
選取②為框架計(jì)算單元。
1.3.1 確定框架的計(jì)算簡(jiǎn)圖：
假定框架柱嵌固于基礎(chǔ)頂面，框架梁與柱剛接。
展開(kāi) abaqus隧道開(kāi)挖對(duì)框架結(jié)構(gòu)的影響
地應(yīng)力平衡 框架的建立等
淺埋框架結(jié)構(gòu)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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